Реферат: Історія хімії

Технічна хімія. Наукові успіхи і відкриття не могли не вплинути на технічну хімію, елементи якої можна знайти у 15 17 ст. У середині 15 в. була розроблена технологія повітродувних сурм. Потреби військової промисловості стимулювали роботи по удосконаленню технології виробництва пороху. Протягом 16 в. подвоїлося виробництво золота і в дев'ять разів зросло виробництво срібла. Виходять фундаментальні праці по виробництву металів і різних матеріалів, що використовуються в будівництві, при виготовленні скла, фарбуванні тканин, для збереження харчових продуктів. З розширенням споживання спиртних напоїв удосконалюються методи перегонки, конструюються нові перегінні апарати. З'являються численні виробничі лабораторії, передусім металургійні. Серед хіміків-технологів того часу можна згадати Ванноччо Бірінгуччо (1480 - 1539), чия класична праця Про піротехніку була надрукована в Венеції в 1540 і містила 10 книг, в яких мова йшла про родовища, випробування мінералів, приготування металів, перегонку, військове мистецтво і феєрверки. Інший відомий трактат, Про гірництво і металургію, був написаний Георгом Агріколой (1494 -1555). Потрібно згадати також про Іоганне Глаубере (1604 1670), голландського хіміка, творця глауберової солі.

ВІСІМНАДЦЯТЕ СТОЛІТТЯ

Хімія як наукова дисципліна. З 1670 по 1800 хімія отримала офіційний статус в учбових планах ведучих університетів поряд з натурфілософією і медициною. У 1675 з'явився підручник Ніколя Лемері (1645 - 1715) Курс хімії, що завоював величезну популярність, в світло вийшло 13 його французьких видань, а крім того, він був перекладений на латинь і багато інших мов. У 18 ст. в Європі створюються наукові хімічні товариства і велика кількість наукових інститутів; дослідження, що проводяться в них тісно пов'язані з соціальними і економічними потребами суспільства. З'являються хіміки-практики, що займаються виготовленням приладів і отриманням речовин для промисловості.

Теорія флогістона. У творах хіміків другої половини 17 в. велика увага приділялася тлумаченням процесу горіння. За уявленнями древніх греків, все, що може горіти, містить в собі елемент вогню, який вивільняється при відповідних умовах. У 1669 німецький хімік Іоганн Іоахим Бехер (1635 - 1682) спробував дати раціоналістичне пояснення горючості. Він передбачив, що тверді речовини складаються з трьох видів «землі», і один з видів, названий ним «жирною землею», прийняв на себе «можлтвість горючості».

Послідовник Бехера німецький хімік і лікар Георг Ернст Шталь (1659 - 1734) трансформував концепцію «жирної землі» в узагальнену доктрину флогістона -«початку горючості». Згідно Шталю, флогістон це деяка субстанція, що міститься у всіх горючих речовинах і що вивільняється при горінні. Шталь стверджував, що корозія - металів подібно горінню дерева. Метали містять флогістон, а іржа (окалина) вже не містить флогістона. Це давало прийнятне пояснення і процесу перетворення руд в метали: руда, вміст флогістона в якій незначне, нагрівається на деревному вугіллі, багатому флогістоном, і останній переходить в руду. Вугілля ж перетворюється в золу, а руда в метал, багатий флогістоном. До 1780 теорія флогістона була прийнята хіміками майже повсюдно, хоч і не відповідала на дуже важливе питання: чому залізо при корозії стає важчим, хоч флогістон з нього випаровується? Хімікам 18 в. ця суперечність не здавалася такою важливою; головне, на їх думку, було пояснити причини зміни зовнішнього вигляду речовин.

У 18 в. працювало багато хіміків, чия наукова діяльність не укладається в звичайні схеми розгляду етапів і напрямів розвитку науки, і серед них особливе місце належить російському вченому-енциклопедисту, поету, поборнику освіти Михайлу Васильовичеві Ломоносову (1711 1765). Своїми відкриттями Ломоносов збагатив майже всі області знання, і багато які його ідеї більш ніж на сто років випередили науку того часу. У 1756 Ломоносов провів знамениті досліди по обпеченю металів в закритій посудині, які дали незаперечний доказ збереження речовини при хімічних реакціях і ролі повітря в процесах горіння: збільшення ваги, що спостерігається при обпечені металів, ще до Лавуазьє, він пояснював з'єднанням їх з повітрям. Пружність газів він пояснював рухом часток. Ломоносов розмежовував поняття «корпускула» (молекула) і «елемент» (атом), що отримало загальне визнання лише в середині 19 в. Ломоносов сформулював принцип збереження матерії і руху, виключив флогистон з числа хімічних агентів, заклав основи фізичної хімії, створив при Петербуржській АН в 1748 хімічну лабораторію, в якій проводилися не тільки наукові роботи, але і практичні заняття студентів. Обширні дослідження проводив він в суміжних з хімією областях знання фізиці, геології і інш.

Пневматична хімія. Недоліки теорії флогістона найбільш ясно виявилися в період розвитку. пневматичної хімії. Найбільшим представником цього напряму був Р.Бойль: він не тільки відкрив газовий закон, що носить тепер його ім'я, але і сконструював апарати для збирання повітря. Хіміки отримали найважливіший засіб для виділення, ідентифікації і вивчення різних «повітрь». Важливим кроком був винахід англійським хіміком Стівеном Хейлзом (1677 - 1761) «пневматичної ванни» на початку 18 в. - приладу для вловлювання газів, що виділяються при нагріванні речовини, в судину з водою, опущену вгору дном у ванну з водою. Пізніше за Хейлз і Генрі Кавендіш (1731 - 1810) встановили існування деяких газів («повітрь»), відмінних по своїх властивостях від звичайного повітря. У 1766 Кавендіш систематично досліджував газ, що утворюється при взаємодії кислот з деякими металами, пізніше названий воднем. Великий внесок у вивчення газів вніс шотландський хімік Джозеф Блек (1728 - 1799). Він зайнявся дослідженням газів, що виділяються при дії кислот на луги. Блек встановив, що мінерал карбонат кальцію при нагріванні розкладається з виділенням газу і утворює вапно (оксид кальцію). Газ (вуглекислий газ - Блек назвав його «пов'язаним повітрям»), що виділився можна було знову з'єднати з вапном і отримати карбонат кальцію. Серед іншого, це відкриття встановлювало нерозривність зв'язків між твердими і газоподібними речовинами.

Хімічна революція. Великих успіхів у виділенні газів і вивченні їх властивостей досяг Джозеф Прістлі (1733 - 1804) протестантський священик, що захоплено займався хімією. Поблизу Лідса (Англія), де він служив, знаходилася броварня, звідки можна було отримувати у великих кількостях «пов'язане повітря» (тепер ми знаємо, що це був діоксид вуглеводу) для проведення дослідів. Прістлі виявив, що гази можуть розчинятися у воді, і спробував збирати їх не над водою, а над ртуттю. Так він зумів зібрати і вивчити оксид азоту, аміак, хлороводень, діоксид сірки (звичайно, це їх сучасні назви). У 1774 Прістлі зробив найбільш важливе своє відкриття: він виділив газ, в якому речовини горіли особливо яскраво. Будучи прихильником теорії флогістона, він назвав цей газ «дефлогістрованим повітрям». Газ, відкритий Прістлі, здавався антиподом «флогістрованого повітря» (азоту), виділеного в 1772 англійським хіміком Даніелом Резерфордом (1749 - 1819). В «флогістрованому повітрі» миші вмирали, а в «дефлогістрованому» були вельми активним. (Потрібно зазначити, що властивості газу, виділеної Прістлі, ще в 1771 описав шведський хімік Карл Вільгельм Шеле (1742 - 1786), але його повідомлення по недбалості видавця друкується лише в 1777.) Великий французький хімік Антуан Лоран Лавуазье (1743 - 1794) відразу ж оцінив значення відкриття Прістлі. У 1775 він підготував статтю, де стверджував, що повітря не проста речовина, а суміш двох газів, одне з них «дефлогістроване повітря» Прістлі, яке сполучається з або ржавіючим предметами, що горять, переходить з руд в деревне вугілля і є необхідним для життя. Лавуазье назвав його oxygen, кисень, тобто «породжуючий кислоти». Другий удар по теорії елементів-стихій був нанесений після того, як з'ясувалося, що вода це також не проста речовина, а продукт з'єднання двох газів: кисню і водню. Всі ці відкриття і теорії, покінчивши з таємничими «стихіями», спричинили раціоналізацію хімії. На перший план вийшли тільки ті речовини, які можна зважити або кількість яких можна виміряти якимсь іншим способом. Протягом 80-х років 18 в. Лавуазье в співпраці з іншими французькими хіміками Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755 1809), Гітоном де Морво (1737 - 1816) і Клодом Луї Бертолле (1748 - 1822) розробив логічну систему хімічної номенклатури; в ній було описано більше за 30 простих речовин з вказівкою їх властивостей. Цю працю, Метод хімічної номенклатури, було опубліковано в 1787.

Переворот в теоретичних поглядах хіміків, який стався в кінці 18 в. внаслідок швидкого накопичення експериментального матеріалу в умовах панування теорії флогістона (хоч і незалежно від неї), зазвичай називають «хімічною революцією».

ДЕВ'ЯТНАДЦЯТЕ СТОЛІТТЯ

Склад речовин і їх класифікація. Успіхи Лавуазье показали, що застосування кількісних методів може допомогти у визначенні хімічного складу речовин і з'ясуванні законів їх об'єднання.

Атомна теорія. Англійський хімік Джон Дальтон (1766 - 1844), подібно древнім атомістам, виходив з уявлення про корпускулярну будову матерії, але, засновуючись на понятті хімічних елементів Лавуазье, вважав, що «атоми» (цей термін Дальтон зберіг як данина поваги до Демокріту) даного елемента однакові і характеризуються крім інших властивостей тим, що володіють певною вагою, яку він назвав атомною. Дальтон виявив, що два елементи можуть сполучатися один з одним в різних співвідношеннях і кожна нова комбінація елементів дає нове з'єднання. У 1803 ці результати були узагальнені у вигляді закону кратних відносин. У 1808 вийшла праця Дальтона Нова система хімічної філософії, де він детально виклав свою атомну теорію. У тому ж році французький хімік Жозеф Луї Люссак (1778 - 1850) опублікував припущення про те, що об'єми газів, вступаючих в реакцію один з одним, відносяться між собою як прості кратні числа. На жаль, Дальтон не зумів побачити користі у відкритті Люссака, крім перешкоди для розробки своєї теорії, хоч ці висновки могли б стати дуже плідними у визначенні відносної атомної ваги.